Физики объяснили, как планеты сдерживают активность Солнца
Наше Солнце примерно в пять раз менее магнитно активно, чем другие похожие на него звезды, что делает его исключительным случаем. Причиной этому служат планеты Солнечной системы, полагают ученые из Центра им. Гельмгольца Дрезден-Россендорф (HZDR). За последние десять лет они разработали модель, которая объясняет практически все известные циклы солнечной активности периодическим влиянием приливных сил планет, а теперь смогли показать также, что эта внешняя синхронизация подавляет суммарную активность Солнца.
Сейчас наше светило проходит максимум 25-го 11-летнего цикла. Мы наблюдаем больше полярных сияний, магнитных бурь, а также турбулентную космическую погоду в целом. Это влияет на спутники в космосе и даже на технологическую инфраструктуру на Земле. Тем не менее, по сравнению с другими похожими звездами, самые мощные солнечные вспышки слабее в 10–100 раз, что, помимо прочего, делает возможной нашу жизнь на этой планете.
Множество циклов — одна модель
Солнечная активность подчиняется множеству закономерностей — меняется циклами от нескольких сотен дней до нескольких тысяч лет. У исследователей есть разные объяснения физических механизмов, лежащих в основе этих процессов. Модель, разработанная командой Франка Стефани из Института динамики жидкостей HZDR, рассматривает планеты как водители ритма: согласно этой концепции, примерно каждые одиннадцать лет приливные силы Венеры, Земли и Юпитера складываются, немного воздействуя на Солнце. Через сложный физический механизм они каждый раз слегка подталкивают солнечное магнитное динамо. Вкупе с движением Солнца по орбите в виде розетки это приводит к наложению периодических колебаний разной длины — что, собственно, и наблюдается на практике.
«Все выявленные солнечные циклы логически следуют из нашей модели; ее объяснительная сила и внутренняя согласованность действительно поразительны. Каждый раз, когда мы уточняем модель, мы обнаруживаем новые корреляции с наблюдаемыми периодами», — доволен Стефани.
Темой нового исследования в журнале Solar Physics стали квазидвухлетние колебания (КДК) — и их влияние на солнечную активность в целом.
Циклические события
До сих пор периодичность КДК оценивалась сроками от 1,5 до 1,8 года. В более ранних работах предполагалась связь между КДК и так называемыми усилениями на уровне земли — спорадическими событиями внезапного увеличения космического излучения.
Исследователи сопоставили их с наблюдениями за Солнцем и обнаружили, что казавшиеся случайностью всплески радиации чаще происходили в положительной фазе колебания с периодом 1,73 года.
«Это значение удивительно близко к значению 1,723 года, которое выведено в нашей модели как совершенно естественный цикл активности. Мы предполагаем, что это и есть КДК», — говорит физик.
КДК подавляет общую активность
В то время как магнитное поле Солнца колеблется между минимумом и максимумом с периодом в одиннадцать лет, КДК накладывает дополнительный краткосрочный паттерн на силу поля. Это ослабляет его общую напряженность, потому что оно не может долго оставаться на максимальном уровне.
Частотная диаграмма показывает два пика: один при максимальной напряженности поля, а другой — когда КДК возвращается. Этот эффект известен как бимодальность солнечного магнитного поля. В модели Стефани два пика приводят к снижению средней напряженности магнитного поля Солнца — логичное следствие КДК.
«Этот эффект очень важен, потому что Солнце наиболее активно при наивысшей напряженности поля. Именно тогда случаются мощные геомагнитные бури, подобные событию Кэррингтона в 1859 году, когда полярные сияния можно было увидеть даже в Риме и Гаване, а высокое напряжение повреждало телеграфные линии. Однако если магнитное поле Солнца остается на более низких значениях значительно дольше, это снижает вероятность очень сильных событий», — резюмировал Стефани.